随着科技水平的进步与发展,精密测量技术在机械制造业中的地位越来越高,已成为制造业发展的技术基础。传感器技术作为精密测量技术中信息获取的源头,是精密检测的关键技术之一。目前,在装备制造业、国防军工、航空航天等领域中使用的位移传感器多为光栅传感器,但由于其技术对华封锁、成本高、易受安装环境影响等原因,导致其在国内的使用受到一定限制。时栅传感器是由我国科研人员自主研发的采用高频时钟插补技术实现高精度、高分辨力测量的新型位移传感器,具有抗干扰能力强、测量精度高和成本低等优点,已受到越来越多的专家学者和企事业单位的关注。随着时栅传感器商品化、产业化的推进,市场对传感器性能提出了更高的要求,尤其是测量精度。鉴于此,本文针对时栅传感器测量性能提升的问题,以时栅传感原理和磁导调制型时栅测量原理为基础,开展了误差分析和补偿方法研究,主要研究内容和成果如下:（1）在时栅传感技术的原理基础上,对磁导调制型时栅角位移传感器的工作原理和测量系统进行了深入研究。（2）为探究磁导调制型时栅角位移传感器测量误差的产生机理,对测量误差进行了溯源分析。通过理论推导揭示了各误差源的产生机理,并运用傅里叶分解技术对测量误差进行谐波成分分析,为后续研究奠定基础。（3）针对传感器结构优化和误差抑制的问题,提出了多测头平均法和正弦性磁导调制法相结合的硬件补偿方法。根据所提硬件补偿方法设计传感器的优化模型,并建立其三维结构,对优化模型进行有限元仿真分析。仿真结果显示优化模型的信号质量得到提高、误差明显降低,证明了硬件补偿方法的有效性。（4）为进一步提高传感器的测量精度,提出了一种基于PSO-BP神经网络模型的软件误差补偿方法。该方法以神经网络技术为基础,采用粒子群算法（PSO）优化BP神经网络,进而建立时栅传感器误差补偿模型。采用仿真软件对建立的模型进行验证、测试,证明了所建模型的可行性。（5）搭建实验平台,开展误差补偿验证实验。硬件补偿验证实验包括原理性实验和补偿效果验证实验,实验结果表明,硬件补偿后传感器对极内一次和二次误差分别由0.24°、0.14°减小为0.03°、0.02°,误差明显得到抑制,证明了硬件补偿方法的有效性。软件补偿验证实验包括补偿效果验证实验和对比实验,实验结果表明基于PSOBP神经网络的时栅传感器误差补偿方法在设定的三种速度下均能达到较好的补偿效果,补偿后整周误差峰峰值降低了97%,精度在0.0137°以内;且该方法与谐波修正法相比有更好的补偿效果,进一步证明了其有效性和实用价值。综上所述,本文针对时栅传感器测量性能提升的现实需求,对磁导调制型时栅角位移传感器的测量误差进行了溯源分析和误差补偿方法研究,并开展了实验研究。理论分析和实验研究表明,本文开展的误差分析和补偿方法研究对时栅传感器误差理论研究和测量性能提升具有积极意义。